[发明专利]一种分离精制3-羟基丙磺酸的清洁方法

说明书

技术领域：

本发明是一种精细化学品分离精制的清洁方法，具体来说是有机磺酸钠酸化的清洁方法。

背景技术：

3-羟基丙磺酸是合成1，3-丙磺酸内酯的关键原料，3-羟基丙磺酸在加热到100～140度下，高真空脱水就能环合反应得到1.3-丙磺酸内酯，环合反应具体如式B：

由于1，3-丙磺酸内酯已经广泛应用于锂电池、电镀及医药品等领域的产品制造，需求增长非常迅速。如果能低成本清洁制备3-羟基丙磺酸，就能大幅降低1，3-丙磺酸内酯的应用成本。

3-羟基丙磺酸的合成，一般采用3-羟基丙磺酸钠水溶液，加入强酸性的盐酸、硫酸或通入氯化氢气体进行酸化，得到3-羟基丙磺酸，并副产大量的固体盐废弃物，三废污染很严重。中国专利CN101456855介绍了3-羟基丙磺酸的制备，3-羟基丙磺酸钠粗品水溶液，先经过减压蒸馏脱除大部分水，残留的粘稠固体加入大量无水乙醇，然后通入无水氯化氢酸化，析出氯化钠盐晶体，经过抽滤除盐，得到3-羟基丙磺酸的乙醇溶液，还需要蒸馏回收乙醇。整个操作流程复杂，需要消耗大量昂贵又危险的无水氯化氢原料，并且浪费大量的溶剂乙醇。同时产生大量氯化钠固体废弃物，实在是一种成本很高又很不环保的方法。具体反应如式C：

CN101157681介绍3-羟基丙磺酸钠水溶液，加入工业盐酸进行酸化，副产大量氯化钠盐固体废弃物，脱水后，再用正丁醇萃取出来得到3-羟基丙磺酸-正丁醇溶液，再用水洗涤分层得到3-羟基丙磺酸水溶液和正丁醇油层，操作繁琐，生产效率很低，排放大量含正丁醇的高COD废水，又产生大量氯化钠盐固体废弃物。

在国内现在越来越严的环保政策下，这些3-羟基丙磺酸的制备方法都存在以下严重缺陷：

①三废排放非常严重：产生大量氯化钠盐固体废弃物，难以处理；同时，乙醇等有机溶剂大量损耗，产生大量高COD的废水，严重污染水源和空气

②生产操作繁琐，不能自动化，生产效率很低。

③产品质量下降：由于使用盐酸或氯化氢，残留氯离子超标使1，3-丙磺酸内酯很难达到锂电池的电子级。

④设备腐蚀严重：盐酸或氯化氢挥发严重，既严重腐蚀设备，有导致操作环境恶劣。

⑤生产成本很高：有机溶剂消耗，设备腐蚀和人工操作成本加起来非常昂贵。

针对以上3-羟基丙磺酸制备工艺中的种种严重缺陷，本发明提供一种不需要使用有机溶剂、盐酸或无水氯化氢的清洁方法，将3-羟基丙磺酸钠水溶液通过电解膜脱钠分离装置，只需要消耗直流电，就能电解分离为3-羟基丙磺酸水溶液和氢氧化钠，彻底解决三废污染，并且大幅降低生产成本。同时省去了用无水甲醇或无水乙醇萃取3-羟基丙磺酸脱固体氯化钠盐的操作，不需要使用离心机，大幅提高生产效率。

发明内容：

本发明提供一种制备3-羟基丙磺酸的清洁方法，将3-羟基丙磺酸钠粗品水溶液，加入电解膜脱钠分离装置，接通上直流电后，直接电解分离为3-羟基丙磺酸水溶液和氢氧化钠水溶液。具体反应如式A：

由于不需要使用盐酸或无水氯化氢进行酸化，也就不产生氯化钠盐固体废弃物；也不使用无水乙醇、无水甲醇或正丁醇等有机溶剂，避免了有机溶剂挥发损耗产生的高COD废水。副产的氢氧化钠可以回收再利用，能基本实现零排放。

将附图的电解膜脱钠分离装置，在螺栓紧固后，整个电解膜脱钠分离装置不渗漏，即可使用。

弱酸性的3-羟基丙磺酸钠粗品水溶液，通入第三层中，第一层正极板中通入≤2％稀硫酸水溶液，第七层负极板中通入自来水或≤0.5％NaOHwt的稀碱液，第五层中加入纯水。在正负极板之间通电5～15V的直流电，随着电场的驱动，正极板中的硫酸水溶液所富含的质子H⁺不断透过磺酸离子膜进入第五层中；第三层中的Na⁺离子在电场驱动下，不断穿过磺酸离子膜，进入负极自来水中。只要连续不断地通入直流电，第三层中3-羟基丙磺酸负离子不断穿过季铵盐离子膜进入第五层纯水中，PH不断下降，直到第三层脱钠完全，最后第三层中水溶液中3-羟基丙磺酸钠消失，第五层水溶液呈现强酸性，PH低于0.5，随着脱钠的完全，电解电流也不断下降，直到维持在稳定的低电流下不再变化。同时，负极不断产生氢氧化钠水溶液和氢气，氢氧化钠水溶液可以回收用于二氧化硫的吸收等重复利用。

由于脱钠速度和物料电导率成正比，提高物料温度能大幅提高电导率，有利于大幅提高脱钠速度，3-羟基丙磺酸钠水溶液的温度最好保持在30～50度，能够比室温下大幅提高脱钠速度。